[发明专利]一种混合电磁场搅拌装置及工作方法

说明书

一种混合电磁场搅拌装置及工作方法。一种混合电磁搅拌装置，包括结晶器，所述结晶器的外圆周上间隔设置有多个凸极Ⅰ，所述结晶器的外部套设有铁芯，所述铁芯的内圆周上间隔设置有多个凸极Ⅱ，每个凸极Ⅱ上均安装有永磁体和线圈组；所述铁芯为导磁材料叠压而成；所述相邻永磁体的充磁方向相反；所述凸极Ⅱ的数量大于凸极Ⅰ的数量；所述线圈组在凸极Ⅱ的缠绕方向平行于结晶器内有色金属流动的方向；所述凸极Ⅰ与凸极Ⅱ之间留有空气隙。使得结晶器内的有色金属液内部产生旋转磁场，能够对有色金属液充分的搅拌，明显改善有色金属铸坯产品的质量。

技术领域

本发明涉及钢铁连铸的技术领域，具体的是一种混合电磁搅拌装置及工作方法。

背景技术

有色冶炼过程中环保和安全两个方面备受关注，处理不当就会污染环境并且对作业人员人身安全造成威胁。电磁搅拌器现已应用于钢铁行业，可以有效提高产品产量和质量。

以旋转电磁搅拌为例，电磁搅拌理论是在通入交变电流后产生交变磁场，交变磁场穿过有色金属液体时会感生出感应电动势，从而产生感应电流，钢液中最终产生的电磁力是由感应电流与电磁场共同作用，产生的电磁力可分解为法向电磁力和切向电磁力，而电磁搅拌是在低频作用下实现对有色金属液体的搅拌，主要表现为切向力，正是这种力可促使有色金属液体沿圆周方向运动。

然而目前常规结构搅拌器产生的电磁力主要由感应电流和磁场共同决定的，感应电流随频率增加而增加，磁场强度则是随频率的增加而减小，因此如何解决感应电流、频率和磁场强度之间的相互制约关系，使得电磁搅拌效果最优化一直是电磁搅拌技术的研究热点。

目前工业连铸生产中的结晶器电磁搅拌器多为常规圆柱结构电磁搅拌器，其产生的旋转磁场对钢液进行横向搅拌，但是由于结晶器为圆形内表面，使得有色金属液在磁场作用下的集肤效应和涡流效应明显，导致有色金属液中间区域搅拌效果不理想，造成结晶器内有色金属液的温度分布均匀性差，不利于等轴晶率的增加，同时结晶器内有色金属液的纵向流动性差，导致钢坯还存在缩孔、等轴晶率低等缺陷。这就是现有技术的不足之处。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种混合电磁搅拌装置及工作方法，使得结晶器内的有色金属液内部产生旋转磁场，能够对有色金属液充分的搅拌，明显改善有色金属铸坯产品的质量。

本方案是通过如下技术措施来实现的：一种混合电磁搅拌装置，包括结晶器，所述结晶器的外圆周上间隔设置有多个凸极Ⅰ，所述结晶器的外部套设有铁芯，所述铁芯的内圆周上间隔设置有多个凸极Ⅱ，每个凸极Ⅱ上均安装有永磁体和线圈组；所述铁芯为导磁材料叠压而成；所述相邻永磁体的充磁方向相反；所述凸极Ⅱ的数量大于凸极Ⅰ的数量；所述线圈组在凸极Ⅱ的缠绕方向平行于结晶器内有色金属流动的方向；所述凸极Ⅰ与凸极Ⅱ之间留有空气隙。

优选的，所述导磁材料为硅钢片，所述铁芯内部设置有环状的隔磁导热层。

优选的，所述凸极Ⅱ的内部安装有永磁体，所述永磁体为矩形永磁体。

优选的，所述线圈组包括多匝直流线圈和多匝交流线圈，所述凸极Ⅱ上的线圈组中的直流线圈依次相连形成直流磁场绕组，所述凸极Ⅱ上的线圈组中的交流线圈依次相连形成交流磁场绕组。

优选的，所述凸极Ⅱ的数量为12个，所述凸极Ⅰ的数量为10个。

优选的，按照顺时针方向，12个凸极Ⅱ上依次设置有线圈组A1、线圈组B1、线圈组C1、线圈组A2、线圈组B2、线圈组C2、线圈组A3、线圈组B3、线圈组C3、线圈组A4、线圈组B4、C4线圈组；线圈组A1、线圈组A2、线圈组A3、线圈组A4依次串联组成A相绕组，线圈组B1、线圈组B2、线圈组B3、线圈组B4依次串联组成B相绕组，线圈组C1、线圈组C2、线圈组C3、线圈组C4依次串联组成C相绕组。

优选的，所述凸极Ⅱ的数量为6个，所述凸极Ⅰ的数量为5个。